科學(xué)與超級(jí)英雄的世界竟如此合拍
寫在前面
本周《賽先生》特輯主題詞——超級(jí)英雄。
《復(fù)仇者聯(lián)盟3》火熱上映，影迷在超級(jí)英雄們的世界里過(guò)足了“超能力”的癮。虛擬的電影世界之外，川航飛行員臨危不亂，在駕駛艙擋風(fēng)玻璃破裂脫落的緊急關(guān)頭，完成“史詩(shī)級(jí)”備降，避免了災(zāi)難的發(fā)生，該航班當(dāng)班機(jī)長(zhǎng)被稱為現(xiàn)實(shí)世界中的“超級(jí)英雄”。
我們的生活大多數(shù)時(shí)候都是平靜而安穩(wěn)的，不會(huì)像我們癡迷的超級(jí)英雄生活的漫畫世界那樣激動(dòng)人心。但正如著名理論物理學(xué)家勞倫斯·克勞斯在《魔鬼物理學(xué)3》的推薦序中所言：“事實(shí)上，在過(guò)去的400年里，科學(xué)向我們揭示了大自然的種種神奇，了解這些科學(xué)知識(shí)其實(shí)是充滿樂(lè)趣和激動(dòng)人心的事情。真相遠(yuǎn)比小說(shuō)更不可思議，哪怕是漫畫小說(shuō)。找出真相的過(guò)程更是妙趣橫生。”
在本周的“超級(jí)英雄”特輯中，賽先生將帶領(lǐng)讀者完成一場(chǎng)穿越之旅，通過(guò)對(duì)超級(jí)英雄漫畫的科學(xué)解讀，一起體驗(yàn)科學(xué)的樂(lè)趣，讓閃電俠告訴我們狹義相對(duì)論到底是怎么回事（今日推送2條），最后，我們聊聊與超級(jí)英雄漫畫有關(guān)的科學(xué)時(shí)代背景（今日推送3條）。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)我們每一個(gè)人，都擁有著“超能力”。
理解游戲規(guī)則，充分發(fā)揮想象力
漫畫作品和物理學(xué)很合拍，這并不奇怪，畢竟我們從科學(xué)中得到的樂(lè)趣和從超級(jí)英雄漫畫中得到的樂(lè)趣并沒(méi)有什么不同。原因在于，科學(xué)家或漫畫迷都要把一系列的規(guī)則應(yīng)用于新鮮、有趣的問(wèn)題。這些規(guī)則可能是麥克斯韋方程組，也可能是薛定諤方程，而新鮮、有趣的問(wèn)題則可能是研發(fā)出用來(lái)代替真空管的半導(dǎo)體?；蛘?，這些規(guī)則可能是超級(jí)英雄高速奔跑，他的身體周圍的光暈可以保護(hù)他免受空氣阻力和電磁感應(yīng)的負(fù)面影響，而新鮮、有趣的問(wèn)題則是，他要抓住那個(gè)拿著冰凍射線槍的惡棍，找回銀行失竊的現(xiàn)金， 且不能傷及無(wú)辜。
在這兩種情況下，關(guān)鍵之處就在于找到一種以新的方式應(yīng)用已知規(guī)則的方法（如果既有的解決方案還能用，就直接拿來(lái)用），還要確保這種方法在現(xiàn)有規(guī)則下是切實(shí)可行的。如果我們想設(shè)計(jì)一種晶體管設(shè)備，其正常運(yùn)行的前提條件是電子一分為二， 或者在沒(méi)有正電荷的情況下電子相互吸引，那么這種構(gòu)想就是不切實(shí)際的，因?yàn)楦鶕?jù)我們的觀察，負(fù)電荷不具備這種特性。同樣地，如果閃電俠在漫畫里用從眼睛里射出的熱視線擊敗冰凍隊(duì)長(zhǎng)，也會(huì)讓人覺(jué)得很奇怪，因?yàn)殚W電俠沒(méi)有這種超能力。
基礎(chǔ)科學(xué)的研究目標(biāo)是闡明自然界的基本規(guī)律，最高成就則是發(fā)現(xiàn)一種新的規(guī)律或原理，或者證明某個(gè)既有規(guī)則存在反例，因?yàn)槲覀兂３?huì)在發(fā)現(xiàn)舊規(guī)則不再適用時(shí)，發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)或規(guī)則。同樣，有時(shí)候，某些存在時(shí)間較長(zhǎng)的漫畫人物會(huì)突然獲得前所未有的超能力，比如在《神奇四俠》第22 期里，神奇四俠中的蘇·斯通發(fā)現(xiàn)宇宙射線賦予了她隱身能力，她還可以制造出“隱形力場(chǎng)”（作者注1）。有了這個(gè)新的超能力之后，蘇·斯通和她的隊(duì)友之間的關(guān)系發(fā)生了根本性改變，后來(lái)她又獲得了制造防御力場(chǎng)和攻擊力場(chǎng)的能力。
這種情況無(wú)論在漫畫里還是在現(xiàn)實(shí)世界中都相當(dāng)罕見(jiàn)。然而，在物理學(xué)領(lǐng)域，新鮮、有趣的問(wèn)題是無(wú)窮無(wú)盡的，正如漫畫里引人入勝的故事總是源源不斷、層出不窮。科學(xué)和漫畫具有兩個(gè)相同的核心特點(diǎn)：理解游戲的基本規(guī)則，具備豐富的想象力。
今天的科技，放在以前就是“魔法”
科學(xué)家在選擇研究課題的時(shí)候通常不會(huì)參考漫畫書（如果研究計(jì)劃里充斥著超級(jí)英雄，資助機(jī)構(gòu)恐怕會(huì)頻頻搖頭），但是在最優(yōu)秀的科學(xué)研究和最精彩的漫畫故事中，像“如果……會(huì)怎樣”或“將會(huì)發(fā)生什么……”這樣的懷疑精神都是必不可少的。當(dāng)然，漫畫和科幻小說(shuō)有些時(shí)候也能預(yù)測(cè)到未來(lái)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
而有時(shí)，科學(xué)則需要費(fèi)些時(shí)間才能趕上漫畫的腳步。舉個(gè)例子， 《閃電俠》漫畫中的反派魔術(shù)師阿伯拉·卡達(dá)波拉自始至終都讓閃電俠頭痛不已。他穿著舞臺(tái)表演的晚禮服，戴著禮帽，對(duì)閃電俠施展“魔法”，比如把閃電俠變成人形木偶。然而，故事告訴我們，阿伯拉·卡達(dá)波拉是一位來(lái)自遙遠(yuǎn)未來(lái)的科學(xué)家，他在20世紀(jì)使用的“魔法”實(shí)際上是64世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)。（作者注2）《閃電俠》漫畫的創(chuàng)作者顯然認(rèn)為，我們今天的科學(xué)技術(shù)放在很久以前就是“魔法”。你可以想象一下，如果你穿越到1000年前，拿出幾種現(xiàn)在常見(jiàn)的家用電器（假設(shè)你還隨身帶著電源），你將看到那時(shí)的人們做出什么樣的反應(yīng)。
在白銀時(shí)代的漫畫故事中，對(duì)于64世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)是如何把人變成人形木偶的，創(chuàng)作者故意閃爍其詞。直到20世紀(jì)90年代末才給出了解釋，卡達(dá)波拉告訴我們，他運(yùn)用納米技術(shù)從分子層面重構(gòu)了閃電俠，這再次表明一個(gè)邪惡的科學(xué)家會(huì)造成什么樣的麻煩。當(dāng)然，納米級(jí)大小的機(jī)器人不能把人變成木偶，但只要不違背既有的物理學(xué)原理，幾千年后會(huì)發(fā)生什么，又有誰(shuí)能說(shuō)得清呢？
公平地講，推理小說(shuō)對(duì)于未來(lái)的預(yù)測(cè)有時(shí)候在一些技術(shù)細(xì)節(jié)方面確實(shí)是正確的，但也漏掉了其他許多推動(dòng)社會(huì)變革的革命。我們以1965年的電視劇《迷失太空》（Lost in Space）為例。這部廣受歡迎的電視劇講述的是魯濱遜一家的星際之旅，和他們一起的還有一個(gè)智能機(jī)器人和一個(gè)邪惡而軟弱的偷渡客——扎卡里·史密斯博士。該劇于1965年9月15日首次播出，故事發(fā)生在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，也就是1997年10月。正如1997年《紐約時(shí)報(bào)》上的一篇文章（主要報(bào)道了這部劇的重播消息）所說(shuō)，《迷失太空》的制作人和編劇以為30年后我們就會(huì)擁有宇宙飛船和機(jī)器人，這顯然是不對(duì)的，但他們對(duì)于20 世紀(jì)90 年代末的生活方式的預(yù)測(cè)卻錯(cuò)得更加離譜。
在宇宙飛船準(zhǔn)備起飛的階段，往往會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)場(chǎng)景：在地面指揮中心，一群穿著白色短袖襯衫的工程師坐在計(jì)算機(jī)顯示器前，每個(gè)工程師的手肘旁都有一個(gè)小小的金屬盤，這在今天的美國(guó)國(guó)家航空航天局根本不可能看到。1965 年的那些科幻作家萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到，30 年后， 地面指揮中心是完全無(wú)煙的環(huán)境，不可能有煙灰缸。所以，與預(yù)測(cè)未來(lái)的社會(huì)習(xí)慣相比，預(yù)測(cè)未來(lái)的科技創(chuàng)新實(shí)在是小菜一碟。（作者注3）
智慧，讓我們可以成為“超人”
要說(shuō)對(duì)自然界的研究證明了什么的話，那就是我們?cè)铰斆?，就?huì)越強(qiáng)大（跟綠巨人可不一樣）。既然你已經(jīng)讀完了本書（編者注，本書指《超級(jí)英雄故事里的物理學(xué)》），你也許會(huì)覺(jué)得自己變強(qiáng)大了，就算身體方面沒(méi)什么變化，至少頭腦應(yīng)該不同了， 這種強(qiáng)大才是真正的強(qiáng)大。智慧給人類帶來(lái)了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，使我們成為地球上的優(yōu)勢(shì)物種。我們無(wú)法像美洲豹一樣風(fēng)馳電掣，也無(wú)法像鷹一樣在天空翱翔；我們不如熊強(qiáng)壯，也不如蟑螂的生命力頑強(qiáng)。我們的智慧就是我們的超能力，如果你愿意好好利用它的話。正如量子力學(xué)先驅(qū)玻爾所說(shuō)：“知識(shí)本身就是文明的基礎(chǔ)?！?nbsp;
漫畫中的冒險(xiǎn)之旅與科學(xué)研究秉持同樣的樂(lè)觀精神，二者都認(rèn)為，我們能夠戰(zhàn)勝自然界中的種種挑戰(zhàn)，讓這個(gè)世界變得更美好。我們應(yīng)該如何利用這些科學(xué)知識(shí)，是用來(lái)緩解饑荒、治療疾病，還是用來(lái)制造智能機(jī)器人，都取決于我們自己。要想知道如何正確恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用知識(shí)，我們可以在漫畫故事中找到答案。在《驚奇幻想》第15 期中，蜘蛛俠初次登場(chǎng)，這個(gè)故事的結(jié)尾說(shuō)：“能力越大，責(zé)任越大?！?nbsp;
時(shí)至今日，這個(gè)道理仍然正確。但責(zé)任到底是什么呢？在《超人》第156期 “超人的告別”里，我們或許可以找到答案。超人認(rèn)為自己即將死于X型病毒感染（還好這不是真的），他用熱視線在月球上刻下了一段留給地球人的遺言，希望在他死后有人會(huì)發(fā)現(xiàn)這段話：“善待他人，每個(gè)人都可以成為超人！”
加油吧，讀者們！
作者注1：事實(shí)上，這個(gè)能力有點(diǎn)多余。因?yàn)槁嬛械乃辛?chǎng)幾乎都是看不見(jiàn)、摸不著的，只有一個(gè)例外。綠燈俠的戒指只要遇到黃色的東西就會(huì)失效，而在《綠燈俠》第24期中，大反派鯊魚王能制造出“黃色隱形力場(chǎng)”。所以，我要把之前說(shuō)過(guò)的話再說(shuō)一遍：我愛(ài)白銀時(shí)代的漫畫書！
作者注2：社會(huì)終于發(fā)展到田園牧歌式階段，但卡達(dá)波拉對(duì)這樣的生活卻感到厭倦，于是他回到我們所在的年代，到處搞破壞。這種想要擺脫烏托邦生活的渴望也讓漫威漫畫中的征服者康來(lái)到了我們的時(shí)代，他的目的則是征服世界?？磥?lái)人類的本性——至少對(duì)某些人來(lái)說(shuō)——就是與有序、完善的社會(huì)作對(duì)。
作者注3：有時(shí)候這些變化發(fā)生在很久以后。
文章頭圖及封面圖片來(lái)源：pixpo.net
（本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自中信出版集團(tuán)·科普工作室出版的《魔鬼物理學(xué)3——超級(jí)英雄故事里的物理學(xué)》（2018年3月，（美）詹姆斯·卡卡里奧斯/著，徐立子/譯）后記，小標(biāo)題為編者所加）
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